2017 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of molecular mechanisms underlying the growth suppression of rice plants at elevated CO2 concentrations and development of techniques for releasing the suppression

Research Project

Project/Area Number	15H04470
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	徳富光恵 (宮尾光恵) 東北大学, 農学研究科, 教授 (70181980)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	高CO2環境 / 葉の発達段階 / C/Nバランス / イネ
Outline of Annual Research Achievements	今年度は、高CO2環境シグナルの作用点である発達中の葉（P4葉；完全展開葉＝P6）のトランスクリプトーム解析を行った。明期開始前に高CO2処理を開始し、明期7時間、明期13.5時間（明期終了30分前）にP4葉を採取し、解析に供した。１．シグナルの送り手であるP6葉では、13.5時間の高CO2処理で、トレハロース6-リン酸（T6P）の分解に関与する酵素遺伝子の発現が促進される。P4葉では逆に、これらの遺伝子の発現が抑制されること、細胞壁型インベルターゼの発現が促進されることがわかった。これは、P6葉ではデンプン合成を抑え、光合成産物の転流が促されること、一方P4葉では、転流で供給されるショ糖の取り込みを増やし、デンプン合成が促進される可能性を示している。２．高CO2環境下、P4葉で発現が促進されるmiRNAを複数同定した。そのうち6種類は細胞の伸長や分化の制御に関与するmiRNAだった。これらのmiRNAが長距離シグナルとして機能するのか、あるいは、単にP4葉内でのシグナル伝達に関与するのか検討中である。３．P6葉への糖の添加実験、P6葉とP4葉のトランスクリプトーム解析、および、糖代謝に関与する植物ホルモンの添加実験から、高CO2環境下、P6葉で過剰に合成された糖は転流によりP4葉に到達すること、しかし、P4葉に到達した糖が高CO2環境を伝達するシグナルとして働くのではなく、過剰な炭素栄養として作用し、葉身サイズの変化を引き起こすことが明らかにされた。４．高CO2環境下、P6葉で発現が大きく促進されるが、P4での発現はほとんど変わらない低分子量タンパク質遺伝子を見いだした。本タンパク質の機能発現に関与することが知られている物質の添加実験により、本タンパク質が高CO2環境を伝達するシグナルとして機能する可能性が明らかにされた。
Research Progress Status	29年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	29年度が最終年度であるため、記入しない。